JP2021110342A - Bearing ring of rolling bearing - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、転がり軸受の軌道輪に関する。 The present invention relates to a raceway ring of a rolling bearing.
例えば、特許文献1(特開2017−187104号公報)には、転がり軸受の内輪が記載されている。特許文献1の内輪は、焼入れの行われた鋼製である。特許文献1に記載の内輪は、内輪の内部にある内層部と、内部層の周囲全体を取り囲んでいる表層部とを有している。表層部は、軌道面を含む外周面側のみならず、内周面側(反軌道面側)にも存在している。
For example, Patent Document 1 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-187104) describes an inner ring of a rolling bearing. The inner ring of
上記のとおり、特許文献1に記載の内輪では、表層部が外周面側のみならず内周面側にも存在しているため、経時変化により、内径が拡大して軸との嵌め合いが緩まり、クリープが生じるおそれがある。
As described above, in the inner ring described in
本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものである。より具体的には、本発明は、反軌道面における耐クリープ性を改善することができる転がり軸受の軌道輪を提供するものである。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art. More specifically, the present invention provides a raceway ring of a rolling bearing capable of improving creep resistance on an anti-raceway surface.
本発明の一態様に係る転がり軸受の軌道輪は、焼入れが行われた鋼製であり、内周面及び外周面を有する表面を備える。内周面及び外周面の一方は、軌道面を含んでいる。内周面及び外周面の他方は、反軌道面になっている。反軌道面における鋼中の残留オーステナイト量は、軌道面における鋼中の残留オーステナイト量よりも少ない。軌道面における鋼中の残留オーステナイト量と反軌道面における鋼中の残留オーステナイト量との差は、5体積パーセント以上である。軌道輪の周方向に沿って測定された反軌道面における鋼中の残留オーステナイト量の最大値と最小値との差が、2体積パーセント以下である。 The raceway ring of the rolling bearing according to one aspect of the present invention is made of hardened steel and includes a surface having an inner peripheral surface and an outer peripheral surface. One of the inner peripheral surface and the outer peripheral surface includes a raceway surface. The other of the inner peripheral surface and the outer peripheral surface is an anti-orbital surface. The amount of retained austenite in the steel on the anti-track surface is smaller than the amount of retained austenite in the steel on the raceway surface. The difference between the amount of retained austenite in the steel on the raceway surface and the amount of retained austenite in the steel on the anti-track surface is 5% by volume or more. The difference between the maximum value and the minimum value of the amount of retained austenite in the steel on the anti-track surface measured along the circumferential direction of the raceway ring is 2% by volume or less.
上記の転がり軸受の軌道輪では、表面に、浸窒層が形成されていてもよい。軌道面における鋼中の残留オーステナイト量と反軌道面における鋼中の残留オーステナイト量との差は、10体積パーセント以上であってもよい。 In the raceway ring of the rolling bearing described above, a nitriding layer may be formed on the surface thereof. The difference between the amount of retained austenite in the steel on the raceway surface and the amount of retained austenite in the steel on the anti-track surface may be 10% by volume or more.
上記の転がり軸受の軌道輪では、軌道面における鋼の硬さが、650Hv以上であってもよい。軌道輪の周方向に沿って測定された軌道面における鋼の硬さの最大値と最小値との差は、20Hv以下であってもよい。 In the raceway ring of the rolling bearing, the hardness of the steel on the raceway surface may be 650 Hv or more. The difference between the maximum value and the minimum value of the hardness of the steel on the raceway surface measured along the circumferential direction of the raceway ring may be 20 Hv or less.
上記の転がり軸受の軌道輪では、反軌道面における鋼の硬さが、600Hv以上であってもよい。 In the raceway ring of the rolling bearing, the hardness of the steel on the anti-tracking surface may be 600 Hv or more.
上記の転がり軸受の軌道輪では、鋼中の残留オーステナイト量が、軌道面から反軌道面にかけて3体積パーセント/m以上300体積パーセント/m以下の勾配で減少していてもよい。 In the raceway ring of the rolling bearing, the amount of retained austenite in the steel may decrease with a gradient of 3% by volume / m or more and 300% by volume / m or less from the raceway surface to the anti-tracking surface.
上記の転がり軸受の軌道輪では、鋼の硬さは、軌道面から反軌道面にかけて1×103Hv/m以上100×103Hv/m以下の勾配で減少していてもよい。 In the raceway ring of the rolling bearing, the hardness of the steel may decrease with a gradient of 1 × 10 3 Hv / m or more and 100 × 10 3 Hv / m or less from the raceway surface to the anti-track surface.
上記の転がり軸受の軌道輪では、反軌道面における鋼中の残留オーステナイト量が、5体積パーセント以下であってもよい。 In the raceway ring of the rolling bearing, the amount of retained austenite in the steel on the anti-tracking surface may be 5% by volume or less.
上記の転がり軸受の軌道輪では、鋼中の残留オーステナイト量の平均値が、10体積パーセント以下であってもよい。 In the raceway ring of the rolling bearing, the average value of the residual austenite amount in the steel may be 10% by volume or less.
上記の転がり軸受の軌道輪では、軌道面には、圧縮残留応力が作用していてもよい。上記の転がり軸受の軌道輪では、鋼が、過共析鋼であってもよい。 In the raceway ring of the rolling bearing described above, compressive residual stress may act on the raceway surface. In the raceway ring of the rolling bearing, the steel may be hypereutectoid steel.
上記の転がり軸受の軌道輪では、鋼中の炭素(C)量が、0.95重量パーセント以上1.1重量パーセント以下であってもよい。鋼中のシリコン(Si)量が、0.3重量パーセント以下であってもよい。鋼中のマンガン(Mn)量が、0.5重量パーセント以下であってもよい。鋼中のクロム(Cr)量が、1.4重量パーセント以上1.6重量パーセント以下であってもよい。上記の転がり軸受の軌道輪では、鋼が、JIS規格に定められた高炭素クロム軸受鋼SUJ2であってもよい。 In the raceway ring of the rolling bearing, the amount of carbon (C) in the steel may be 0.95% by weight or more and 1.1% by weight or less. The amount of silicon (Si) in the steel may be 0.3 weight percent or less. The amount of manganese (Mn) in the steel may be 0.5% by weight or less. The amount of chromium (Cr) in the steel may be 1.4% by weight or more and 1.6% by weight or less. In the raceway ring of the rolling bearing, the steel may be the high carbon chromium bearing steel SUJ2 defined in the JIS standard.
本発明の一態様に係る転がり軸受の軌道輪によると、反軌道面における耐クリープ性を改善することができる。 According to the raceway ring of the rolling bearing according to one aspect of the present invention, the creep resistance on the anti-tracking surface can be improved.
実施形態の詳細を、図面を参照しながら説明する。以下の図面においては、同一又は相当する部分に同一の参照符号を付し、重複する説明は繰り返さないものとする。 The details of the embodiment will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts shall be designated by the same reference numerals, and duplicate explanations shall not be repeated.
(実施形態に係る転がり軸受の軌道輪の構成)
以下に、実施形態に係る転がり軸受の軌道輪の構成を説明する。
(Structure of raceway ring of rolling bearing according to embodiment)
The configuration of the raceway ring of the rolling bearing according to the embodiment will be described below.
実施形態に係る転がり軸受の軌道輪は、例えば、深溝玉軸受の内輪(以下においては、「内輪10」とする)である。但し、実施形態に係る転がり軸受の軌道輪は、これに限られるものではない。実施形態に係る転がり軸受の軌道輪は、深溝玉軸受の外輪であってもよく、深溝玉軸受以外の転がり軸受の軌道輪であってもよい。
The raceway ring of the rolling bearing according to the embodiment is, for example, an inner ring of a deep groove ball bearing (hereinafter, referred to as “
内輪10は、焼入れが行われた鋼製である。すなわち、この鋼は、マルテンサイト結晶粒と、残留オーステナイト結晶粒とを含んでいる。この鋼は、マルテンサイト結晶粒及び残留オーステナイト結晶粒以外(例えば、フェライト結晶粒や炭化物粒)を含んでいてもよい。
The
この鋼は、例えば、過共析鋼であってもよい。「過共析鋼」とは、共析組成を超える炭素を含有している鋼である。この鋼は、例えば、0.95重量パーセント以上1.1重量パーセント以上の炭素(C)、0.3重量パーセント以下のシリコン(Si)、0.5重量パーセント以下のマンガン(Mn)及び1.4重量パーセント以上1.6重量パーセント以下のクロム(Cr)を含有している。この鋼は、例えば、JIS規格(JIS G 4805:2008)に定められた高炭素クロム軸受鋼であるSUJ2である。 This steel may be, for example, hypereutectoid steel. The "hypereutectoid steel" is a steel containing carbon exceeding the eutectoid composition. The steels are, for example, 0.95 weight percent or more and 1.1 weight percent or more carbon (C), 0.3 weight percent or less silicon (Si), 0.5 weight percent or less manganese (Mn) and 1. It contains 4% by weight or more and 1.6% by weight or less of chromium (Cr). This steel is, for example, SUJ2, which is a high carbon chromium bearing steel defined in the JIS standard (JIS G 4805: 2008).
図1は、内輪10の平面図である。図2は、図1のII−IIにおける断面図である。図1及び図2に示されるように、内輪10は、環状の形状を有している。内輪10は、中心軸Aを有している。
FIG. 1 is a plan view of the
内輪10は、第1端面10a及び第2端面10bと、内周面10cと、外周面10dとを有している。第1端面10a、第2端面10b、内周面10c及び外周面10dを合わせて、内輪10の表面ということがある。
The
第1端面10a及び第2端面10bは、中心軸Aに沿う方向(以下においては、「軸方向」という)における端面を構成している。第2端面10bは、軸方向における第1端面10aの反対面である。
The
内周面10cは、中心軸Aを中心とする円周に沿う方向(以下においては、「周方向」とする)に延在している。内周面10cは、中心軸A側を向いている。内周面10cは、第1端面10a及び第2端面10bに連なっている。内輪10は、内周面10cにおいて軸(図示せず)に嵌め合わされる。
The inner
外周面10dは、周方向に延在している。外周面10dは、中心軸Aとは反対側を向いている。すなわち、外周面10dは、中心軸Aに直交し、かつ中心軸Aを通る方向(以下においては、「径方向」とする)における内周面10cの反対面である。
The outer
外周面10dは、軌道面10daを有している。外周面10dは、軌道面10daにおいて、内周面10c側に窪んでいる。軌道面10daは、中心軸Aを通る断面視において円弧形状を有している。軌道面10daは、転動体(図示せず)に接触する面である。反軌道面とは、径方向において軌道面10daの反対側にある面である。内輪10においては、内周面10cが反軌道面になっている。
The outer
反軌道面である内周面10cにおける残留オーステナイト量は、軌道面10daにおける残留オーステナイト量よりも少ない。内輪10を構成している鋼中の残留オーステナイト量の平均値は、10体積パーセント以下になっていることが好ましい。「内輪10を構成している鋼中の残留オーステナイト量の平均値」とは、内輪10の径方向に沿って軌道面10daと内周面10cとの間に等間隔で配置された複数点の測定により得られた残留オーステナイト量の分布曲線を周方向に積分するとともに、それを周方向に平行な軌道輪(内輪10)の断面積で除した値である。この測定点の数は、例えば、5点以上である。
The amount of retained austenite on the inner
内輪10の周方向に沿って測定された内周面10cにおける残留オーステナイト量の最大値と最小値との差は、2体積パーセント以下であることが好ましい。内輪10の周方向に沿って測定された軌道面10daにおける残留オーステナイト量の最大値と最小値との差は、2体積パーセント以下であることが好ましい。
The difference between the maximum value and the minimum value of the retained austenite amount on the inner
内周面10cにおける残留オーステナイト量と軌道面10daにおける残留オーステナイト量との差は、5体積パーセント以上である。内周面10cにおける残留オーステナイト量は、5体積パーセント以下であることが好ましい。
The difference between the amount of retained austenite on the inner
内輪10を構成している鋼中の残留オーステナイト量は、軌道面10daから内周面10cにかけて減少している。この減少の勾配は、3体積パーセント/m以上300体積パーセント/m以下であることが好ましい。この減少の勾配は、0.5体積パーセント/m以上10体積パーセント/m以下であってもよい。この減少の勾配は、軌道面10daにおける残留オーステナイト量と内周面10cにおける残留オーステナイト量との差を軌道面10daと内周面10cとの間の距離で除することにより、算出される。
The amount of retained austenite in the steel constituting the
なお、内輪10を構成している鋼中における残留オーステナイト量は、X線回折法により測定される。より具体的には、残留オーステナイト量は、X線を照射することにより得られた各相の回折ピークの強度を比較することにより得られる。
The amount of retained austenite in the steel constituting the
軌道面10daには、圧縮残留応力が作用していることが好ましい。軌道面10daにおける圧縮残留応力の最小値は、100MPa以上であることが好ましい。軌道面10daにおける残留応力は、X線回折法により測定される。より具体的には、軌道面10daにX線を照射した際の回折ピーク角の変化に基づいて、軌道面10daにおける残留応力が測定される。
It is preferable that a compressive residual stress acts on the raceway surface 10da. The minimum value of compressive residual stress on the
軌道面10daにおける硬さは、内周面10cにおける硬さよりも高い。軌道面10daにおける硬さは、650Hv以上となっていることが好ましい。内周面10cにおける硬さは、600Hv以上であることが好ましい。
The hardness on the raceway surface 10da is higher than the hardness on the inner
内輪10を構成している鋼の硬さは、軌道面10daから内周面10cにかけて減少している。この減少の勾配は、1×103Hv/m以上100×103Hv/m以下であることが好ましい。この減少の勾配は、軌道面10daにおける硬さと内周面10cにおける硬さとの差を、軌道面10daと内周面10cとの間の距離で除することにより、算出される。内輪10の周方向に沿って測定された内周面10cにおける硬さの最大値と最小値との差は、20Hv以下であることが好ましい。内輪10の周方向に沿って測定された軌道面10daにおける硬さの最大値と最小値との差は、20Hv以下であることが好ましい。
The hardness of the steel constituting the
なお、軌道面10daにおける硬さ及び内周面10cにおける硬さは、JIS規格(JIS Z 2244:2009)に定められたビッカース硬さ試験法にしたがって測定される。
The hardness of the raceway surface 10da and the hardness of the inner
<変形例>
図3は、変形例に係る内輪10の断面図である。図3に示されるように、内輪10の表面には、浸窒層10eが形成されていてもよい。浸窒層10eに位置する鋼中の窒素濃度は、浸窒層10e以外に位置する鋼中の窒素濃度よりも高くなっている。浸窒層10eに位置する鋼中の窒素濃度は、例えば、0.1重量パーセント以上である。浸窒層10eに位置する鋼中の窒素濃度は、0.4重量パーセント以上であってもよい。なお、鋼中の窒素濃度は、EPMA(Electron Probe Micro Analyzer)により測定される。
<Modification example>
FIG. 3 is a cross-sectional view of the
内輪10の表面に浸窒層10eが形成されている場合、内周面10cにおける残留オーステナイト量と軌道面10daにおける残留オーステナイト量との差は、例えば、10体積パーセント以上である。
When the
(実施形態に係る転がり軸受の軌道輪の製造方法)
以下に、内輪10の製造方法を説明する。
(Method of manufacturing a raceway ring of a rolling bearing according to an embodiment)
The method of manufacturing the
図4は、内輪10の製造方法を示す工程図である。図4に示されるように、内輪10の製造方法は、準備工程S1と、焼入れ工程S2と、焼き戻し工程S3と、後処理工程S4とを有している。準備工程S1においては、焼入れ工程S2、焼き戻し工程S3及び後処理工程S4を経ることにより内輪10となる環状の加工対象部材20が準備される。
FIG. 4 is a process diagram showing a method for manufacturing the
なお、内輪10の表面に浸窒層10eが形成される場合、焼入れ工程S2に先立って、加工対象部材20の表面に対して浸窒処理が行われる。浸窒処理は、例えば、窒素を含む雰囲気ガス(例えば、アンモニア(NH3)ガス)中において加工対象部材20を所定温度で所定時間保持することにより行われる。
When the
焼入れ工程S2においては、加工対象部材20に対する焼入れが行われる。焼入れ工程S2は、加熱工程S21と冷却工程S22とを有している。加熱工程S21においては、加工対象部材20がA1点以上の温度に加熱され、所定時間保持される。A1点は、鋼中のフェライトがオーステナイトへの変態を開始する温度である。加熱工程S21が行われることにより、加工対象部材20を構成している鋼中にオーステナイト結晶粒が生じる。
In the quenching step S2, the
冷却工程S22は、加熱工程S21の後に行われる。冷却工程S22においては、加工対象部材20がMs点以下の温度に冷却される。Ms点は、オーステナイトからマルテンサイトへの変態が開始される温度である。そのため、冷却工程S22により、加工対象部材20を構成している鋼中のオーステナイト結晶粒の一部が、マルテンサイト結晶粒になる。
The cooling step S22 is performed after the heating step S21. In the cooling step S22, the
焼き戻し工程S3は、焼入れ工程S2の後に行われる。焼き戻し工程S3においては、加工対象部材20の焼き戻しが行われる。焼き戻し工程S3は、第1焼き戻し工程S31と第2焼き戻し工程S32とを有している。第2焼き戻し工程S32は、第1焼き戻し工程S31の後に行われる。
The tempering step S3 is performed after the quenching step S2. In the tempering step S3, the
第1焼き戻し工程S31においては、加工対象部材20全体に対する焼き戻し処理が行われる。第1焼き戻し工程S31では、加工対象部材20が、A1変態点未満の温度に加熱に保持される。より具体的には、第1焼き戻し工程S31は、例えば、加工対象部材20を180℃以上230℃以下の温度に保持することにより行われる。
In the first tempering step S31, a tempering process is performed on the
図5は、第2焼き戻し工程S32を説明するための平面模式図である。図6は、第2焼き戻し工程S32を説明するための断面模式図である。図5及び図6に示されるように、第2焼き戻し工程S32における加熱は、例えば、誘導加熱により行われる。 FIG. 5 is a schematic plan view for explaining the second tempering step S32. FIG. 6 is a schematic cross-sectional view for explaining the second tempering step S32. As shown in FIGS. 5 and 6, the heating in the second tempering step S32 is performed by, for example, induction heating.
より具体的には、加熱コイル30は、加工対象部材20の内周面20cに対向する位置に配置され、内周面20cを誘導加熱する。加工対象部材20は、中心軸周りに回転される。加工対象部材20の回転数は、例えば、100回転/分以上200回転/分以下である。加熱コイル30により内周面20cの加熱が行われている際、加工対象部材20の外周面20dは、冷却ジャケット(図示せず)により冷却される。冷却ジャケットには、水等の冷却液が流される。冷却液の流量は、例えば、5L/分以上40L/分以下である。
More specifically, the
図7は、加熱コイル30による加熱時間と内周面20c及び外周面20dにおける温度との関係についてのシミュレーション結果を示すグラフである。なお、図7中において、横軸は、加熱コイル30による加熱時間(単位:秒)であり、縦軸は、内周面20c及び外周面20dにおける温度(単位:℃)である。図7のシミュレーションは、内周面20cの加熱温度が420℃、外周面20dを水冷、内周面20cと外周面20dとの間の距離が3mmとの条件の下で行われた。図7に示されるように、焼き戻し工程S3においては、外周面20dの加熱温度は、内周面20cの加熱温度よりも低くなる。
FIG. 7 is a graph showing the simulation results regarding the relationship between the heating time by the
図8は、内周面20cの加熱温度を変化させた際の外周面20dの加熱温度のシミュレーション結果を示すグラフである。なお、図8中において、横軸は、内周面20cの加熱温度(単位:℃)、縦軸は、外周面20dの加熱温度(単位:℃)である。図8のシミュレーションは、内周面20cの加熱温度を変化させたことを除き、図7のシミュレーションと同様の条件で行われた。図8に示されるように、外周面20dの加熱温度は、内周面20cの加熱温度の一次式となる。内周面20cの加熱温度をx、外周面20dの加熱温度をyとすると、y=a×x+b(aは1未満の正の数、bは正の数)となる(以下において、この式を「式1」という)。
FIG. 8 is a graph showing a simulation result of the heating temperature of the outer
内周面20c及び外周面20dの加熱温度は、A1変態点未満の温度である。内周面20cの加熱温度は、例えば250℃以上である。外周面20dの加熱温度は、例えば150℃以下である。
The heating temperature of the inner
例えば特開平10−102137号公報に記載されているように、第2焼き戻し工程S32が行われた後における加工対象部材20を構成する鋼中の残留オーステナイトの体積比率(M1)は、第2焼き戻し工程S32が行われる前における加工対象部材20を構成する鋼中の残留オーステナイトの体積比率(M0)、加熱温度(T)及び加熱時間(t)を用いて、M1=M0×{A×exp(−Q/RT)×tn}(A、Q及びnは定数、Rはガス定数)となる(以下において、この式を「式2」という)。
For example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-102137, the volume ratio (M 1 ) of the retained austenite in the steel constituting the
そのため、加熱コイル30による内周面20cの加熱温度及び加熱時間を適宜調整することにより、外周面20dの加熱温度を適宜調整することができ、それに伴い、内周面20cにおける残留オーステナイトの体積比率及び外周面20dにおける残留オーステナイトの体積比率を適宜調整することができる。
Therefore, by appropriately adjusting the heating temperature and heating time of the inner
例えば参考文献(井上毅,「新しい焼き戻しパラメータとその連続昇温曲線に沿った焼き戻し積算法への応用」,鉄と鋼,66,10(1980),1533)に記載されているように、焼き戻し工程S3が行われた後における加工対象部材20を構成する鋼の硬さ(Hv)は、加熱時間(t)及び加熱温度(T)を用いて、Hv=c×logt+d/T+e(c、d及びeは定数)となる(以下において、この式を「式3」とする)。そのため、加熱コイル30による内周面20cの加熱温度及び加熱時間を適宜調整することにより、内周面20cにおける硬さを適宜調整することができる。
For example, as described in References (Takeshi Inoue, "New Tempering Parameters and Application to Tempering Integration Method Along Its Continuous Temperature Curve", Iron and Steel, 66, 10 (1980), 1533). The hardness (Hv) of the steel constituting the
第2焼き戻し工程S32における加熱は、加工対象部材20の周方向に沿って測定された内周面20cにおける加熱温度の最大値と最小値との差が20℃以下になるように行われる。加工対象部材20の周方向に沿って測定された内周面20cにおける加熱温度の最大値と最小値との差は、例えば加工対象部材20の回転数により調整可能である。
The heating in the second tempering step S32 is performed so that the difference between the maximum value and the minimum value of the heating temperature on the inner
図9は、加工対象部材20の周方向に沿って測定された内周面20cにおける残留オーステナイトの最大値と最小値との差に対する内周面20cの加熱温度の影響を示すグラフである。図9中において、横軸は内周面20cの加熱温度(単位:℃)であり、縦軸は加工対象部材20の周方向に沿って測定された内周面20cにおける残留オーステナイト量の最大値と最小値との差(単位:体積パーセント)である。図9中において、ΔTは、加工対象部材20の周方向に沿って測定された内周面20cにおける加熱温度の最大値と最小値との差を示している。なお、図9のグラフは、上記の式1及び式2を用いて作成されている。
FIG. 9 is a graph showing the effect of the heating temperature of the inner
図9に示されるように、加工対象部材20の周方向に沿って測定された内周面20cにおける加熱温度の最大値と最小値との差が小さくなるほど、加工対象部材20の周方向に沿って測定された内周面20cにおける残留オーステナイト量の最大値と最小値との差が小さくなっている。より具体的には、加工対象部材20の周方向に沿って測定された内周面20cにおける加熱温度の最大値と最小値との差を20℃である場合には、内周面20cの加熱温度を適宜調整することにより、加工対象部材20の周方向に沿って測定された内周面20cにおける残留オーステナイト量の最大値と最小値との差を2体積パーセント以下とすることができる。
As shown in FIG. 9, the smaller the difference between the maximum value and the minimum value of the heating temperature on the inner
図10は、加工対象部材20の周方向に沿って測定された内周面20cにおける硬さの最大値と最小値との差に対する内周面20cの加熱温度の影響を示すグラフである。図10中において、横軸は内周面20cの加熱温度(単位:℃)であり、縦軸は加工対象部材20の周方向に沿って測定された内周面20cにおける硬さの最大値と最小値との差(単位:Hv)である。図10中において、ΔTは、加工対象部材20の周方向に沿って測定された内周面20cにおける加熱温度の最大値と最小値との差を示している。なお、図10のグラフは、上記の式1及び式3を用いて作成されている。
FIG. 10 is a graph showing the effect of the heating temperature of the inner
図10に示されるように、加工対象部材20の周方向に沿って測定された内周面20cにおける加熱温度の最大値と最小値との差が小さくなるほど、縦軸は加工対象部材20の周方向に沿って測定された内周面20cにおける硬さの最大値と最小値との差が小さくなっている。より具体的には、加工対象部材20の周方向に沿って測定された内周面20cにおける加熱温度の最大値と最小値との差が20℃である場合には、加工対象部材20の周方向に沿って測定された内周面20cにおける硬さの最大値と最小値との差を20Hv以下とすることができる。
As shown in FIG. 10, the smaller the difference between the maximum value and the minimum value of the heating temperature on the inner
表1には、第2焼き戻し工程S32が行われる前後での外周面20dにおける残留応力が示されている。表1の例では、内周面20cの加熱温度が300℃とされた。加工対象部材を構成する鋼がSUJ2とされた。表1に示されるように、第2焼き戻し工程S32が行われる前では、外周面20dに引張残留応力が作用していた。他方で、第2焼き戻し工程S32が行われた後では、外周面20dに圧縮残留応力が作用していた。より具体的には、外周面20dからの距離が0.2mmまでの位置において、圧縮残留応力が100MPa以上となっていた。
Table 1 shows the residual stress on the outer
焼き戻し工程S3は、第2焼き戻し工程S32が行われる前に第1焼き戻し工程S31が行われているため、第2焼き戻し工程S32を比較的短時間で完了させることができ、焼き戻し工程S3の生産性を改善することができる。 In the tempering step S3, since the first tempering step S31 is performed before the second tempering step S32 is performed, the second tempering step S32 can be completed in a relatively short time, and the tempering can be completed. The productivity of step S3 can be improved.
後処理工程S4においては、加工対象部材20に対する後処理が行われる。この後処理には、加工対象部材20に対する研削加工、加工対象部材20に対する洗浄等が含まれている。以上により、内輪10の製造工程が完了する。
In the post-treatment step S4, post-treatment is performed on the
(実施形態に係る転がり軸受の効果)
以下に、内輪10の効果を説明する。
(Effect of rolling bearing according to the embodiment)
The effect of the
内輪10においては、反軌道面(内周面10c)における残留オーステナイト量が軌道面10daにおける残留オーステナイト量よりも5体積パーセント以上少ないため、時間経過に伴って残留オーステナイトがマルテンサイトに変態することによる内周面10cの寸法変化が小さい。そのため、内輪10によると、反軌道面における耐クリープ性を改善することができる。なお、内周面10cにおける残留オーステナイト量を5体積パーセント以下(浸窒層10eが形成されている場合、10体積パーセント以下)とすることにより、反軌道面における耐クリープ性をさらに改善することができる。
In the
内輪10においては、内周面10cにおける残留オーステナイト量が軌道面10daにおける残留オーステナイト量よりも少ない(別の観点から言えば、内周面10cにおける残留オーステナイトの減少量が、軌道面10daにおける残留オーステナイトの減少量よりも多い)ため、第2焼き戻し工程S32の終了後における内周面10c側の収縮は、軌道面10da側よりも大きい。
In the
この収縮量の違いに起因し、軌道面10daには圧縮残留応力が作用する。内輪10においては、内周面10cにおける残留オーステナイト量と軌道面10daにおける残留オーステナイト量との差が5体積パーセント以上(表面に浸窒層10eが形成されているときは、10体積パーセント以上)になっているため、軌道面10daには、大きな(例えば、100MPa以上)圧縮残留応力が作用する。そのため、内輪10によると、軌道面10daにおける転動疲労特性を改善することができる。
Due to this difference in the amount of shrinkage, compressive residual stress acts on the raceway surface 10da. In the
内輪10においては、内輪10の周方向に沿って測定された内周面10c(軌道面10da)における残留オーステナイト量の最大値と最小値との差が2体積パーセント以下になっており、内輪10の周方向に沿って測定された内周面10c(軌道面10da)における硬さの最大値と最小値との差が20Hv以下になっているため、内輪10は、周方向に沿って均一な特性を有していることになる。
In the
以上のように本発明の実施形態について説明を行ったが、上述の実施形態を様々に変形することも可能である。また、本発明の範囲は、上述の実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むことが意図される。 Although the embodiment of the present invention has been described above, it is possible to modify the above-described embodiment in various ways. Moreover, the scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment. The scope of the present invention is indicated by the scope of claims and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
上記の実施形態は、転がり軸受の軌道輪に特に有利に適用される。 The above embodiments are particularly advantageously applied to the raceway rings of rolling bearings.
10 内輪、10a 第1端面、10b 第2端面、10c 内周面、10d 外周面、10da 軌道面、10e 浸窒層、20 加工対象部材、20c 内周面、20d 外周面、30 加熱コイル、A 中心軸、S1 準備工程、S2 焼入れ工程、S3 焼き戻し工程、S4 後処理工程、S21 加熱工程、S22 冷却工程、S31 第1焼き戻し工程、S32 第2焼き戻し工程。 10 Inner ring, 10a 1st end surface, 10b 2nd end surface, 10c inner peripheral surface, 10d outer peripheral surface, 10da track surface, 10e quenching layer, 20 members to be processed, 20c inner peripheral surface, 20d outer peripheral surface, 30 heating coil, A Central axis, S1 preparation process, S2 quenching process, S3 tempering process, S4 post-processing process, S21 heating process, S22 cooling process, S31 first tempering process, S32 second tempering process.
Claims (12)
前記軌道輪は、焼入れが行われた鋼製であり、内周面及び外周面を有する表面を備え、
前記内周面及び前記外周面の一方は、軌道面を含み、
前記内周面及び前記外周面の他方は、反軌道面になっており、
前記反軌道面における前記鋼中の残留オーステナイト量は、前記軌道面における前記鋼中の残留オーステナイト量よりも少なく、
前記軌道面における前記鋼中の残留オーステナイト量と前記反軌道面における前記鋼中の残留オーステナイト量との差は、5体積パーセント以上であり、
前記軌道輪の周方向に沿って測定された前記反軌道面における前記鋼中の残留オーステナイト量の最大値と最小値との差は2体積パーセント以下である、転がり軸受の軌道輪。 The raceway ring of a rolling bearing
The raceway ring is made of hardened steel and has a surface having an inner peripheral surface and an outer peripheral surface.
One of the inner peripheral surface and the outer peripheral surface includes a raceway surface.
The other of the inner peripheral surface and the outer peripheral surface is an anti-orbital plane.
The amount of retained austenite in the steel on the anti-track surface is smaller than the amount of retained austenite in the steel on the raceway surface.
The difference between the amount of retained austenite in the steel on the raceway surface and the amount of retained austenite in the steel on the anti-track surface is 5% by volume or more.
A rolling bearing raceway ring in which the difference between the maximum value and the minimum value of the residual austenite amount in the steel on the anti-tracking surface measured along the circumferential direction of the raceway ring is 2% by volume or less.
前記軌道面における前記鋼中の残留オーステナイト量と前記反軌道面における前記鋼中の残留オーステナイト量との差は、10体積パーセント以上である、請求項1に記載の転がり軸受の軌道輪。 An immersion layer is formed on the surface.
The raceway ring of a rolling bearing according to claim 1, wherein the difference between the amount of retained austenite in the steel on the raceway surface and the amount of retained austenite in the steel on the anti-tracking surface is 10% by volume or more.
前記軌道輪の周方向に沿って測定された前記軌道面における前記鋼の硬さの最大値と最小値との差は20Hv以下である、請求項1又は請求項2に記載の転がり軸受の軌道輪。 The hardness of the steel on the raceway surface is 650 Hv or more, and the hardness is 650 Hv or more.
The track of the rolling bearing according to claim 1 or 2, wherein the difference between the maximum value and the minimum value of the hardness of the steel on the raceway surface measured along the circumferential direction of the raceway ring is 20 Hv or less. ring.
前記鋼中のシリコン量は、0.3重量パーセント以下であり、
前記鋼中のマンガン量は、0.5重量パーセント以下であり、
前記鋼中のクロム量は、1.4重量パーセント以上1.6重量パーセント以下である、請求項1〜請求項10のいずれか1項に記載の転がり軸受の軌道輪。 The carbon content in the steel is 0.95% by weight or more and 1.1% by weight or less.
The amount of silicon in the steel is 0.3 weight percent or less.
The amount of manganese in the steel is 0.5% by weight or less.
The raceway ring of a rolling bearing according to any one of claims 1 to 10, wherein the amount of chromium in the steel is 1.4% by weight or more and 1.6% by weight or less.
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